为什么使用空元素数组创建 ArrayList 而使用空表创建 HashSet？答案

【问题标题】：Why are ArrayList created with empty elements array but HashSet with null table?为什么使用空元素数组创建 ArrayList 而使用空表创建 HashSet？
【发布时间】：2019-03-10 14:06:26
【问题描述】：

也许有点哲学问题。

查看 java 的 ArrayList 实现，我注意到在创建新实例时，内部“elementData”数组（保存项目）被创建为新的空数组：

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

但是，HashSet（基于 HashMap）是用表创建的，而 entreySet 只是留空；

transient Node<K,V>[] table;
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;

public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}

这让我开始思考，所以我去查找了 C# 的 List 和 HashSet： https://referencesource.microsoft.com/#mscorlib/system/collections/generic/list.cs,61f6a8d9f0c40f6e https://referencesource.microsoft.com/#System.Core/System/Collections/Generic/HashSet.cs,2d265edc718b158b

列表：

static readonly T[]  _emptyArray = new T[0]; 

public List() {
        _items = _emptyArray;
}

哈希集：

private int[] m_buckets;

public HashSet()
        : this(EqualityComparer<T>.Default) { }

public HashSet(IEqualityComparer<T> comparer) {
    if (comparer == null) {
        comparer = EqualityComparer<T>.Default;
    }

    this.m_comparer = comparer;
    m_lastIndex = 0;
    m_count = 0;
    m_freeList = -1;
    m_version = 0;
}

那么，为什么两种语言都选择空作为列表，而选择空作为集合/映射？

他们都使用“单一实例”来实现空数组技巧，这很好，但为什么不只使用一个空数组呢？

【问题讨论】：

标签： java c#

【解决方案1】：

从 C# 的角度回答。

对于一个空的ArrayList，如果您有一个空数组作为后备存储，您会发现所有逻辑（获取、添加、增长……）都“按原样”工作。不需要额外的代码来处理未初始化的情况，这使得整个实现更加整洁。而且由于空数组被缓存，这不会导致额外的堆分配，因此您无需额外成本即可获得更简洁的代码。

对于HashSet，这是不可能的，因为访问存储桶是通过公式hashCode % m_buckets.Length 完成的。尝试计算 % 0 被视为除以 0，因此无效。这意味着您需要专门处理“未初始化”的情况，因此您不会从使用空数组预先分配字段中获得任何收益。

【讨论】：

【解决方案2】：

将elementData 初始化为ArrayList 中的一个空数组可以避免null 检查grow(int minCapacity) 方法，该方法调用：

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

增加后备阵列的容量。当第一次调用该方法时，该语句会将空数组“复制”到新数组的开头（实际上它不会复制任何内容）。

在HashMap 中，类似的策略不会有用，因为当您重新调整存储桶数组的大小时，您不会将原始数组复制到新数组的开头，您必须遍历所有条目并找到每个条目的新桶。因此，将 buckets 数组初始化为空数组而不是将其保持为空将需要您检查数组的长度是否 == 0 而不是检查它是否为空。用另一种条件替换一个条件是没有用的。

【讨论】：